DE102014204664A1 - Pressure sensor and method of manufacturing the pressure sensor - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Drucksensor (100) mit einem Substrat (102) und einer Transistorstruktur (104). Das Substrat (102) weist eine in das Substrat (102) eingebrachte Kavität (106) auf. Die Transistorstruktur (104) ist über der Kavität (106) angeordnet. Die Transistorstruktur (104) weist eine biegsame Heterostruktur (108) und je zumindest einen elektrisch leitend mit der Heterostruktur (108) verbundenen Sourcekontakt (110) und Drainkontakt (112) sowie einen Gatekontakt (114) auf. Die Heterostruktur (108) ist dazu ausgebildet, eine Position entsprechend einem Druckverhältnis zwischen einem ersten Druck in der Kavität (106) und einem zweiten Druck auf einer der Kavität gegenüberliegenden Seite der Heterostruktur (108) einzunehmen. Die Transistorstruktur (104) ist dazu ausgebildet, ein elektrisches Signal entsprechend der Position bereitzustellen.The invention relates to a pressure sensor (100) having a substrate (102) and a transistor structure (104). The substrate (102) has a cavity (106) introduced into the substrate (102). The transistor structure (104) is arranged above the cavity (106). The transistor structure (104) has a flexible heterostructure (108) and at least one source contact (110) and drain contact (112) electrically connected to the heterostructure (108) and a gate contact (114). The heterostructure (108) is configured to assume a position corresponding to a pressure ratio between a first pressure in the cavity (106) and a second pressure on a side of the heterostructure (108) opposite the cavity. The transistor structure (104) is configured to provide an electrical signal corresponding to the position.
Description
Stand der TechnikState of the art
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Drucksensor sowie auf ein Verfahren zum Herstellen des Drucksensors.The present invention relates to a pressure sensor and to a method of manufacturing the pressure sensor.
Für einen Drucksensor ist eine drucksensitive Membran erforderlich, die zwei Drücke voneinander trennt. Die Membran wird entsprechend einer Druckdifferenz über die Membran ausgelenkt. Die Auslenkung der Membran wird in ein elektrisches Signal umgewandelt.A pressure sensor requires a pressure-sensitive membrane that separates two pressures. The membrane is deflected across the membrane according to a pressure difference. The deflection of the membrane is converted into an electrical signal.
Die
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Vor diesem Hintergrund werden mit dem hier vorgestellten Ansatz ein Verfahren zum Herstellen eines Drucksensors, ein Drucksensor, weiterhin eine Vorrichtung, die das Verfahren verwendet sowie schließlich ein entsprechendes Computerprogrammprodukt gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.Against this background, with the approach presented here, a method for producing a pressure sensor, a pressure sensor, furthermore a device which uses the method and finally a corresponding computer program product according to the main claims are presented. Advantageous embodiments emerge from the respective subclaims and the following description.
Um eine Kammer beziehungsweise einen Hohlraum herzustellen, kann ein Platzhalter in einer Aussparung angeordnet werden. Der Platzhalter kann als Strukturelement zum Abstützen einer verschließenden Schicht beim Verschließen der Aussparung dienen. Wenn die Aussparung verschlossen ist, kann der Platzhalter entfernt werden und der Hohlraum entsteht. Insbesondere kann ein Material des Platzhalters in einem ersten Zustand mehr Volumen verdrängen, als in einem zweiten Zustand. Zum Entfernen des Platzhalters kann das Material von dem ersten Zustand in den zweiten Zustand überführt werden. Ein Volumenschwund bildet das Volumen der Kammer aus. In order to produce a chamber or a cavity, a placeholder can be arranged in a recess. The placeholder can serve as a structural element for supporting an occlusive layer in closing the recess. If the recess is closed, the placeholder can be removed and the cavity is created. In particular, a material of the placeholder in a first state displace more volume, as in a second state. To remove the placeholder, the material can be transferred from the first state to the second state. A volume shrinkage forms the volume of the chamber.
Vorteilhafterweise kann die Aussparung durch den Platzhalter mit einfachen Mitteln kostengünstig verschlossen werden. Der resultierende Drucksensor kann eine hohe Sensitivität aufweisen, da durch den hier vorgestellten Ansatz eine drucksensitive Membran hoher Güte herstellbar ist.Advantageously, the recess can be closed by the placeholder with simple means cost. The resulting pressure sensor can have a high sensitivity, since a pressure-sensitive membrane of high quality can be produced by the approach presented here.
Es wird ein Verfahren zum Herstellen eines Drucksensors vorgestellt, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
Bereitstellen eines Substrats für den Drucksensor;
Verändern des Substrats in einem, für eine Kavität des Drucksensors vorgesehenen Teilbereich des Substrats, um ein verändertes Substrat zu erhalten;
Abscheiden einer Heterostruktur auf einer Oberfläche des Substrats im Bereich des veränderten Substrats;
Entfernen des veränderten Substrats, um die Kavität zwischen der Heterostruktur und dem Substrat zu erzeugen; und
Kontaktieren der Heterostruktur mit zumindest je einem Sourcekontakt, Drainkontakt und Gatekontakt, um eine Transistorstruktur des Drucksensors zu erzeugen.A method for manufacturing a pressure sensor is presented, the method comprising the following steps:
Providing a substrate for the pressure sensor;
Changing the substrate in a portion of the substrate provided for a cavity of the pressure sensor to obtain a modified substrate;
Depositing a heterostructure on a surface of the substrate in the region of the altered substrate;
Removing the altered substrate to create the cavity between the heterostructure and the substrate; and
Contacting the heterostructure with at least one each of a source contact, drain contact and gate contact to produce a transistor structure of the pressure sensor.
Weiterhin wird ein Drucksensor mit folgenden Merkmalen vorgestellt:
einem Substrat mit einer in das Substrat eingebrachten Kavität; und einer Transistorstruktur, die über der Kavität angeordnet ist, wobei die Transistorstruktur eine biegsame Heterostruktur und je zumindest einen elektrisch leitend mit der Heterostruktur verbundenen Sourcekontakt und Drainkontakt sowie einen Gatekontakt aufweist, wobei die Heterostruktur dazu ausgebildet ist, eine Position entsprechend einem Druckverhältnis zwischen einem ersten Druck in der Kavität und einem zweiten Druck auf einer der Kavität gegenüberliegenden Seite der Heterostruktur einzunehmen und die Transistorstruktur dazu ausgebildet ist, ein elektrisches Signal entsprechend der Position bereitzustellen.Furthermore, a pressure sensor with the following features is presented:
a substrate having a cavity introduced into the substrate; and a transistor structure disposed over the cavity, the transistor structure having a flexible heterostructure and at least one source contact and drain contact electrically connected to the heterostructure, and a gate contact, the heterostructure configured to have a position corresponding to a pressure ratio between a first one Pressure in the cavity and a second pressure on a side of the heterostructure opposite the cavity and the transistor structure is adapted to provide an electrical signal corresponding to the position.
Eine weitere Ausführungsform sieht es vor das 2D-Elektronengas ohne Gatekontakt, mittels Source- und Drainkontakt rein resistiv auszulesen.A further embodiment provides for the 2-D electron gas without gate contact to be read purely resistively by means of source and drain contact.
Unter einem Drucksensor kann ein Sensor zum Erfassen eines Drucks in einem Medium verstanden werden. Dabei kann der Druck ein statischer Druck oder ein dynamischer Druck sein. Zum Erfassen des Drucks wird ein Weg einer Membran erfasst. Der Weg ist abhängig von einem Biegewiderstandsmoment der Membran und einer Kraft auf die Membran. Das Biegewiderstandsmoment ist abhängig von einer Dicke der Membran und Materialkennwerten der Membran. Die Kraft auf die Membran ist abhängig von einer Fläche der Membran und einer Druckdifferenz zwischen einem ersten Druck auf einer ersten Seite der Membran und einem zweiten Druck auf einer zweiten Seite der Membran. Wenn der Drucksensor ein Absolutdrucksensor ist, dann ist der Druck auf einer Seite der Membran ein bekannter Druck, mit dem der Druck auf der anderen Seite der Membran verglichen wird. Eine Druckdifferenz zwischen den bekannten Druck und dem unbekannten Druck resultiert in der Kraft auf die Membran. Dazu weist der Drucksensor benachbart zu der Membran eine Kammer beziehungsweise Kavität auf, in der der bekannte Druck herrscht. Ist der Drucksensor ein Differenzdrucksensor, dann sind die Drücke auf beiden Seiten der Membran unbekannt, jedoch resultiert die Druckdifferenz zwischen den beiden Drücken in der Kraft auf die Membran. Ein Substrat kann ein Ausgangsmaterial für den Drucksensor sein. Das Substrat kann ein Halbleitersubstrat sein. Insbesondere kann das Substrat Silizium sein. Beim Verändern kann eine Struktur des Substrats verändert werden. Die Membran kann zumindest eine Heterostruktur aufweisen. Die Heterostruktur kann aus zumindest zwei unterschiedlichen Lagen Material aufgebaut sein. Sourcekontakt, Drainkontakt und Gatekontakt können elektrisch leitende Anschlüsse sein, die in unmittelbaren oder mittelbaren Kontakt zu der Heterostruktur stehen. Sourcekontakt, Drainkontakt und Gatekontakt bilden die Heterostruktur zu einer Transistorstruktur aus.A pressure sensor may be understood to mean a sensor for detecting a pressure in a medium. The pressure can be a static pressure or a dynamic pressure. To detect the pressure, a path of a membrane is detected. The path is dependent on a bending resistance moment of the membrane and a force on the membrane. The bending resistance torque is dependent on a thickness of the membrane and material characteristics of the membrane. The force on the membrane depends on a surface of the membrane and a pressure difference between a first pressure on a first side of the membrane and a second pressure on a second side of the membrane. If the pressure sensor is an absolute pressure sensor, then the pressure on one side of the diaphragm is a known pressure, which is compared to the pressure on the other side of the diaphragm. A pressure difference between the known pressure and the unknown pressure results in the force on the membrane. For this purpose, the pressure sensor adjacent to the membrane has a chamber or cavity in which the known pressure prevails. If the pressure sensor is a differential pressure sensor, then the pressures on both sides of the diaphragm are unknown, but the pressure differential between the two pressures results in force on the diaphragm. A substrate may be a starting material for the pressure sensor. The Substrate may be a semiconductor substrate. In particular, the substrate may be silicon. When changing, a structure of the substrate can be changed. The membrane may have at least one heterostructure. The heterostructure may be composed of at least two different layers of material. Source contact, drain contact, and gate contact may be electrically conductive terminals that are in direct or indirect contact with the heterostructure. Source contact, drain contact, and gate contact form the heterostructure into a transistor structure.
Das Verfahren kann einen Schritt des Aufwachsens einer Trägerschicht für die Heterostruktur auf dem veränderten Substrat aufweisen. Eine Trägerschicht kann aus einem Halbleitermaterial bestehen. Die Trägerschicht kann aus dem gleichen Material, wie das Substrat bestehen. Trägerschicht kann Bestandteil des Substrats werden. Durch die Trägerschicht kann die Biegesteifigkeit der Membran beeinflusst werden. Eine dickere Membran kann größere Kräfte aushalten. Eine dünnere Membran kann eine höhere Empfindlichkeit aufweisen. Die Trägerschicht kann eine Dichtheit der Kavität verbessern.The method may include a step of growing a carrier layer for the heterostructure on the altered substrate. A carrier layer may consist of a semiconductor material. The carrier layer may be made of the same material as the substrate. Carrier layer can become part of the substrate. By the carrier layer, the bending stiffness of the membrane can be influenced. A thicker membrane can withstand greater forces. A thinner membrane can have a higher sensitivity. The carrier layer can improve a tightness of the cavity.
Das Verfahren kann einen Schritt des Einbringens einer elektrischen Schaltung in das Substrat aufweisen, wobei die elektrische Schaltung mit der Transistorstruktur elektrisch verbunden wird. Die Schaltung kann eine mikroelektronische Schaltung sein. Die Schaltung kann unter Verwendung von Herstellungsschritten der Halbleitertechnik erzeugt werden. Die Schaltung kann in einem geringen Abstand zu der Transistorstruktur angeordnet sein. Durch den geringen Abstand kann die Schaltung Drucksignale mit einer sehr geringen Amplitude verwerten.The method may include a step of introducing an electrical circuit into the substrate, wherein the electrical circuit is electrically connected to the transistor structure. The circuit may be a microelectronic circuit. The circuit can be produced using manufacturing steps of semiconductor technology. The circuit may be arranged at a small distance from the transistor structure. Due to the small distance, the circuit can utilize pressure signals with a very low amplitude.
Das Verfahren kann einen Schritt des Öffnens der Kavität aufweisen, wobei das Substrat durchbrochen wird, um einen Differenzdrucksensor zu schaffen. Das Substrat kann auf einer der Membran gegenüberliegenden Seite durchbrochen werden. Dann kann der Drucksensor zwischen einem ersten Volumen und einem zweiten Volumen angeordnet werden, um einen Differenzdruck zwischen einem ersten Druck in dem ersten Volumen und einem zweiten Druck in dem zweiten Volumen zu erfassen.The method may include a step of opening the cavity whereby the substrate is broken to provide a differential pressure sensor. The substrate may be broken on a side opposite the membrane. Then, the pressure sensor may be disposed between a first volume and a second volume to detect a differential pressure between a first pressure in the first volume and a second pressure in the second volume.
Im Schritt des Kontaktierens kann eine Isolationsschicht zwischen der Heterostruktur und dem Gatekontakt angeordnet werden. Durch eine Isolationsschicht kann eine elektrische Leitfähigkeit der Heterostruktur unter Verwendung eines elektrischen Felds der Gateelektrode beeinflusst werden. In the contacting step, an insulating layer may be disposed between the heterostructure and the gate contact. An insulating layer can influence an electrical conductivity of the heterostructure using an electric field of the gate electrode.
Durch die Isolationsschicht wird ein Stromfluss zwischen der Heterostruktur und der Gateelektrode unterbunden.The insulating layer prevents current flow between the heterostructure and the gate electrode.
Im Schritt des Veränderns kann das veränderte Substrat durch Anodisieren verändert werden, wobei das Substrat durch das Anodisieren insbesondere porös wird. Beim Anodisieren kann das Substrat unter Verwendung von elektrischer Energie verändert werden. Ein poröses Substrat kann eine geringere Dichte aufweisen, als das Substrat.In the step of changing the modified substrate can be changed by anodizing, wherein the substrate is particularly porous by the anodization. In anodizing, the substrate can be altered using electrical energy. A porous substrate may have a lower density than the substrate.
Im Schritt des Abscheidens können zumindest zwei Halbleitermaterialien mit unterschiedlich großen Bandlücken aufeinander abgeschieden werden, um die Heterostruktur zu erzeugen. Durch die unterschiedlich großen Bandlücken kann ein Elektronengas zwischen den Halbleitermaterialien entstehen. In dem Elektronengas können Elektronen in Richtung einer Ebene der Schichten unter geringem Widerstand bewegt werden. Quer zur der Ebene der Schichten können die Elektronen mit einem großen Widerstand bewegt werden. Durch das Elektronengas kann ein Drucksensor mit einer besonders hohen Sensitivität hergestellt werden. Die Halbleiter-Heterostruktur kann aus einer Abfolge von zwei Verbindungshalbleitern aus den Elementen der III-V Gruppen bestehen. Die Heterostruktur kann zum Beispiel durch die Abfolge GaN/AlGaN gebildet werden. In the depositing step, at least two semiconductor materials with different band gaps can be deposited on each other to produce the heterostructure. Due to the different size band gaps, an electron gas can arise between the semiconductor materials. In the electron gas, electrons can be moved toward a plane of the layers with little resistance. Transverse to the plane of the layers, the electrons can be moved with a large resistance. Due to the electron gas, a pressure sensor with a particularly high sensitivity can be produced. The semiconductor heterostructure may consist of a sequence of two compound semiconductors of the elements of the III-V groups. The heterostructure can be formed, for example, by the sequence GaN / AlGaN.
Günstig ist auch eine Ausführungsform des hier vorgestellten Ansatzes, mit einem Schritt des Abdünnens der Heterostruktur auf eine vorbestimmte Dicke, insbesondere wobei das Abdünnen unter Verwendung eines chemisch-mechanischen Polierens erfolgt. Dabei kann durch anschließende Zusammenführung unter Referenzbedingungen, z. B. einem festgelegten Druck, mit einem bereits vorstrukturierten Substrat eine Kavität mit einer Trägerschicht und ein Absolutdrucksensor entstehen. Eine solche Ausführungsform des hier vorgestellten Ansatzes bietet den Vorteil einer besonders einfachen und kostengünstigen Herstellungsmöglichkeit. Also advantageous is an embodiment of the approach presented here, with a step of thinning the heterostructure to a predetermined thickness, in particular wherein the thinning is carried out using a chemical-mechanical polishing. It can be achieved by subsequent merger under reference conditions, eg. B. a specified pressure, with a pre-structured substrate, a cavity with a carrier layer and an absolute pressure sensor arise. Such an embodiment of the approach presented here offers the advantage of a particularly simple and cost-effective production possibility.
Im Schritt des Entfernens kann das veränderte Substrat durch eine Wärmebehandlung aufgelöst werden. Durch eine Wärmebehandlung kann das veränderte Substrat schmelzen. Beim Schmelzen kann das Material des veränderten Substrats eine möglichst geringe Oberfläche einnehmen. Dabei kann ein Volumen des veränderten Substrats schrumpfen. Durch das Schrumpfen kann die Kavität entstehen. In der Kavität kann näherungsweise ein Vakuum entstehen.In the removal step, the modified substrate can be dissolved by a heat treatment. By a heat treatment, the modified substrate can melt. During melting, the material of the modified substrate can occupy as small a surface as possible. In this case, a volume of the modified substrate can shrink. By shrinking the cavity can arise. In the cavity, a vacuum can be created approximately.
Der hier vorgestellte Ansatz schafft ferner eine Vorrichtung, die ausgebildet ist, um die Schritte einer Variante eines hier vorgestellten Verfahrens in entsprechenden Einrichtungen durchzuführen bzw. umzusetzen. Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form einer Vorrichtung kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden. The approach presented here also creates a device that is designed to implement or implement the steps of a variant of a method presented here in corresponding devices. Also by this embodiment of the invention in the form of a device, the object underlying the invention can be solved quickly and efficiently.
Unter einer Vorrichtung kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuer- und/oder Datensignale ausgibt. Die Vorrichtung kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen der Vorrichtung beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind. In the present case, a device can be understood as meaning an electrical device which processes sensor signals and outputs control and / or data signals in dependence thereon. The device may have an interface, which may be formed in hardware and / or software. In the case of a hardware-based embodiment, the interfaces can be part of a so-called system ASIC, for example, which contains a wide variety of functions of the device. However, it is also possible that the interfaces are their own integrated circuits or at least partially consist of discrete components. In a software training, the interfaces may be software modules that are present, for example, on a microcontroller in addition to other software modules.
Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt oder Computerprogramm mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger oder Speichermedium wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung, Umsetzung und/oder Ansteuerung der Schritte des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, insbesondere wenn das Programmprodukt oder Programm auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.Also of advantage is a computer program product or computer program with program code which can be stored on a machine-readable carrier or storage medium such as a semiconductor memory, a hard disk memory or an optical memory and for carrying out, implementing and / or controlling the steps of the method according to one of the embodiments described above is used, especially when the program product or program is executed on a computer or a device.
Der hier vorgestellte Ansatz wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:The approach presented here will be explained in more detail below with reference to the accompanying drawings. Show it:
In der nachfolgenden Beschreibung günstiger Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.In the following description of favorable embodiments of the present invention, the same or similar reference numerals are used for the elements shown in the various figures and similar acting, with a repeated description of these elements is omitted.
Die Kavität
In einem Ausführungsbeispiel besteht das Material des Substrats
Der Drucksensor
In einem Ausführungsbeispiel weist der Drucksensor
In einem Ausführungsbeispiel weist der Drucksensor
In einer speziellen Ausführungsform zeigt
Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass die Heterostruktur
Im Schritt des Abscheidens können zwei Halbleiterschichten mit unterschiedlich großer Bandlücke aufeinander abgeschieden werden, um die Heterostruktur zu erzeugen.In the deposition step, two semiconductor layers of different size bandgaps may be deposited on each other to create the heterostructure.
In diesem Ausführungsbeispiel ist die Heterostruktur
Die Lagen
Der HEMT-Transistor
Um einen absoluten Drucksensor
Durch den hier vorgestellten Ansatz kann bei der Herstellung der Membran
Es wird ein absoluter Drucksensor
Mit anderen Worten zeigt
Mit anderen Worten zeigt
Vor dem Schritt
Eine Kavität unterhalb einer GaN/AIGaN Heterostruktur kann mit dem hier beschriebenen Verfahren
Darauf wird durch ein MOCVD-Wachstum eine HEMT-Struktur hergestellt. Dazu wird eine Niedertemperatur-AIN-seed layer beziehungsweise Aluminiumnitrid Saatschicht mit beispielsweise etwa zehn Nanometern bis 1000 nm bei 400°C bis 800°C aufgebracht. Darauf folgt ein in-situ anneal beziehungsweise Tempern bei größer 1000°C, bei dem sich das poröse Si auflöst. Die Kavität entsteht, wo vorher poröses Silizium generiert wurde. Auf der Saatschicht wird eine GaN/AIGaN Heterostruktur bei den herkömmlichen MOCVD-Temperaturen von 1000°C bis 1200°C aufgewachsen. Then an HEMT structure is produced by MOCVD growth. For this purpose, a low-temperature AIN-seed layer or aluminum nitride seed layer with, for example, about ten nanometers to 1000 nm at 400 ° C to 800 ° C is applied. This is followed by an in situ anneal or annealing at greater than 1000 ° C, at which the porous Si dissolves. The cavity is created where previously porous silicon was generated. At the seed layer, a GaN / AIGaN heterostructure is observed at the grown at conventional MOCVD temperatures of 1000 ° C to 1200 ° C.
Die HEMT Bauelement Herstellung erfolgt dann durch eine Interdevice Isolation, beispielsweise mittels Implantation oder Mesa-Ätzen. Ein Gate-Anschluss wird durch einen Schottkykontakt oder einen MIS-Kontakt hergestellt. Ohmsche Kontakte, Metallisierungen und Passivierungen ergänzen die HEMT-Struktur. The HEMT device fabrication is then performed by an interdevice isolation, for example by implantation or mesa etching. A gate connection is made by a Schottky contact or an MIS contact. Ohmic contacts, metallizations and passivations complete the HEMT structure.
Alternativ kann vor der MOCVD-Epitaxie eine dünne, insbesondere kleiner ein Mikrometer bis wenige µm, Si-Epitaxie durchgeführt werden. Alternatively, before the MOCVD epitaxy, a thin, in particular smaller one micron to a few μm, Si epitaxy can be carried out.
Von der Rückseite kann ein Trench angelegt werden, sodass der Sensor als Differenzdrucksensor verwendet werden kann. In diesem Fall kann das Substrat abgedünnt werden, um diesen Prozessschritt zu vereinfachen.From the back, a trench can be created so that the sensor can be used as a differential pressure sensor. In this case, the substrate can be thinned to simplify this process step.
In einer weiteren Ausführungsform werden elektronische Schaltungen unmittelbar in der Nähe des Drucksensors realisiert, somit können beispielsweise zusätzliche Funktionen wie Signalverarbeitung oder Signalverstärkung monolithisch integriert werden.In a further embodiment, electronic circuits are realized directly in the vicinity of the pressure sensor, thus, for example, additional functions such as signal processing or signal amplification can be monolithically integrated.
Ein Druckbereich des hier vorgestellten Drucksensors kann durch eine geeignete Wahl der gewachsenen GaN/AIGaN-Schicht beziehungsweise Si-Epitaxieschicht eingestellt werden. Durch die sehr guten elektrischen Eigenschaften von GaN/AIGaN HEMTs weist der Drucksensor eine hohe Empfindlichkeit auf. A pressure range of the pressure sensor presented here can be adjusted by a suitable choice of the grown GaN / AlGaN layer or Si epitaxial layer. Due to the very good electrical properties of GaN / AIGaN HEMTs, the pressure sensor has a high sensitivity.
Durch die Verwendung des porösen Siliziums als Platzhalter für die Kavität ergibt sich eine simple Prozessführung. By using the porous silicon as a placeholder for the cavity results in a simple process management.
Ein so hergestellter Drucksensor weist eine hohe Resistenz gegenüber rauen Umgebungsbedingungen auf. Durch die hohe chemische Inertheit der GaN/AIGaN Schichten kann der Sensor auch in rauen Umgebungsbedingungen betrieben werden, wie beispielsweise hohe Temperaturen oder korrosiver Atmosphäre. Dies ist insbesondere für Automotive Anwendungen vorteilhaft.A pressure sensor produced in this way has a high resistance to harsh environmental conditions. Due to the high chemical inertness of the GaN / AIGaN layers, the sensor can also be operated in harsh environmental conditions, such as high temperatures or corrosive atmospheres. This is particularly advantageous for automotive applications.
Eine Güte des Herstellungsprozesses kann durch bekannte Verfahren, wie REM, FIB, TEM, XPS überprüft werden. Die aktive Heterostruktur-Schicht und die Kavität können so gut erkannt werden.A quality of the manufacturing process can be checked by known methods such as SEM, FIB, TEM, XPS. The active heterostructure layer and the cavity can be recognized so well.
Der Sensor nach dem hier vorgestellten Ansatz kann beispielsweise als Absolutdrucksensor und/oder als Differenzdrucksensor im Bereich Unterhaltungselektronik und Automobilelektronik eingesetzt werden. Insbesondere kann der Sensor bei Anwendungen verwendet werden, die eine hohe Sensitivität bei einer hohen Robustheit erfordern, wie beispielsweise Brennraumdrucksensoren.The sensor according to the approach presented here can be used for example as an absolute pressure sensor and / or as a differential pressure sensor in the field of consumer electronics and automotive electronics. In particular, the sensor can be used in applications requiring high sensitivity with high robustness, such as combustion chamber pressure sensors.
Die beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt. Unterschiedliche Ausführungsbeispiele können vollständig oder in Bezug auf einzelne Merkmale miteinander kombiniert werden. Auch kann ein Ausführungsbeispiel durch Merkmale eines weiteren Ausführungsbeispiels ergänzt werden. The embodiments described and shown in the figures are chosen only by way of example. Different embodiments may be combined together or in relation to individual features. Also, an embodiment can be supplemented by features of another embodiment.
Ferner können die hier vorgestellten Verfahrensschritte wiederholt sowie in einer anderen als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden. Furthermore, the method steps presented here can be repeated as well as executed in a sequence other than that described.
Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.If an exemplary embodiment comprises a "and / or" link between a first feature and a second feature, then this is to be read so that the embodiment according to one embodiment, both the first feature and the second feature and according to another embodiment either only first feature or only the second feature.
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